姚妹,韋沁伶,王鴻飛,張?chǎng)?邵興鋒,韋瑩瑩,許鳳

(寧波大學(xué) 食品與藥學(xué)學(xué)院,浙江 寧波,315211)

水蜜桃(Prunuspersica)是薔薇科桃屬植物,是一種富含維生素A、維生素C和果膠的夏季水果,具有美容養(yǎng)顏、活血促代謝、預(yù)防便秘等功效[1]。水蜜桃屬于典型的躍變型果實(shí),在采后會(huì)出現(xiàn)水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的喪失、細(xì)菌污染等問(wèn)題,極不易貯藏[2],將其加工為廣受歡迎的水蜜桃汁可極大地延長(zhǎng)產(chǎn)品的保質(zhì)期,但在其加工過(guò)程中會(huì)分離出大量的水蜜桃渣。目前在我國(guó),水蜜桃渣的加工利用有限,除部分桃渣被用作動(dòng)物飼料外,大部分會(huì)作為加工廢棄物處理,導(dǎo)致資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。水蜜桃渣中含有大量的水分和膳食纖維。其中總膳食纖維(total dietary fiber,TDF)根據(jù)在水中的溶解性分為不溶性膳食纖維(insoluble dietary fiber,IDF)和可溶性膳食纖維(soluble dietary fiber,SDF)。不溶性纖維包括纖維素、部分半纖維素和木質(zhì)素,可減少食物通過(guò)腸胃的時(shí)間,增加糞便重量和體積,起到緩解便秘的作用;可溶性纖維包括果膠、樹(shù)膠、β-葡聚糖、果聚糖以及一些半纖維素,其通過(guò)吸收水分,形成凝膠后延緩胃排空,減少營(yíng)養(yǎng)吸收,延緩消化。相比于不溶性纖維,可溶性纖維更容易被腸道細(xì)菌發(fā)酵成短鏈脂肪酸,可調(diào)節(jié)腸道菌群平衡、預(yù)防肥胖和控制血糖[3]。本文針對(duì)水蜜桃渣,采用超聲波輔助堿法提取其中的SDF并測(cè)定其性能,為其功能性產(chǎn)品奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

實(shí)驗(yàn)用水蜜桃采自浙江省寧波市奉化區(qū),品種為湖景蜜露。

氫氧化鈉、無(wú)水乙醇、三(羥甲基)氨基甲烷、乙酸、七水合硫酸亞鐵、六水合三氯亞鐵、無(wú)水乙酸鈉、無(wú)水葡萄糖,均為分析純,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;硫酸、乙醚、丙酮,均為分析純,杭州高晶精細(xì)化工有限公司;4-嗎啉乙磺酸水合物、無(wú)水硫酸銅,均為分析純,上海麥克林生化科技有限公司;熱穩(wěn)定α-淀粉酶(40 000 U/g)、蛋白酶(枯草桿菌)(150 U/mg)、糖化酶(100 000 U/mL),上海源葉生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

YM-060S型語(yǔ)盟牌超聲清洗機(jī),深圳市方奧微電子有限公司;TGL-16MS型高速冷凍離心機(jī),上海盧湘儀離心機(jī)儀器有限公司;SCIENTZ-10 N型冷凍干燥機(jī),寧波新芝生物科技股份有限公司;K9840型自動(dòng)凱式定氮儀,山東海能科學(xué)儀器有限公司;UV-3200型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì),普美達(dá);S-3400 N型掃描電子顯微鏡,日立;FT/IR-4700型傅里葉變換紅外光譜儀,日本分光株式會(huì)社;DHR-2型流變儀,美國(guó)TA-WATERS有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 產(chǎn)品質(zhì)量的分析測(cè)定方法

水分含量的測(cè)定:GB 5009.3—2016 《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測(cè)定》;蛋白質(zhì)含量的測(cè)定:GB 5009.5—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》;脂肪含量的測(cè)定:GB 5009.6—2016 《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中脂肪的測(cè)定》;灰分含量的測(cè)定:GB 5009.4—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中灰分的測(cè)定》;TDF、IDF、SDF含量的測(cè)定:GB 5009.88—2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中膳食纖維的測(cè)定》。

1.3.2 水蜜桃渣SDF的提取

先對(duì)水蜜桃渣粉進(jìn)行脫糖處理,稱(chēng)取適量桃渣粉置于布氏漏斗中,按每克桃渣粉10 mL的比例用85%(體積分?jǐn)?shù))乙醇溶液沖洗,棄乙醇溶液,連續(xù)處理3次。脫糖后將桃渣粉置于60 ℃烘箱中干燥,過(guò)40目篩后置于4 ℃環(huán)境中保藏備用。

參考?？?lè)等[4]的提取方法:稱(chēng)取2.0 g備用的脫糖水蜜桃渣粉,按一定的料液比加入一定質(zhì)量濃度的氫氧化鈉溶液后,充分?jǐn)嚢?然后在超聲功率360 W 條件下進(jìn)行一定時(shí)間的超聲波處理后在一定溫度下浸提一定時(shí)間。將處理后的水蜜桃渣原料液體放入離心機(jī)中,以8 000 r/min離心15 min后取上層清液。用乙酸溶液調(diào)為中性后加入上清液4倍體積的無(wú)水乙醇進(jìn)行醇沉處理,靜置2 h后用烘干至恒質(zhì)量的定量中速濾紙抽濾得固體SDF。將抽濾后得到的濾紙?jiān)?0 ℃條件下烘干至恒重。SDF提取率計(jì)算如公式(1)所示：

(1)

式中:m1為SDF的質(zhì)量,g;m2為脫糖桃渣的質(zhì)量,g。

1.3.3 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

按照1.3.2的提取方法,以SDF提取率為指標(biāo),分別探討超聲時(shí)間、浸提溫度、浸提時(shí)間、NaOH質(zhì)量濃度、料液比各因素對(duì)水蜜桃渣中SDF提取率的影響。其中,超聲時(shí)間分別設(shè)定為10、20、30、40、50 min;浸提溫度分別設(shè)定為50、60、70、80、90 ℃;浸提時(shí)間分別設(shè)定為30、60、90、120、150 min;NaOH質(zhì)量濃度分別設(shè)定為2、6、10、14、18 g/L;料液比分別設(shè)定為1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、1∶35(g∶mL)。

1.3.4 Box-Behnken 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的基礎(chǔ)上,確定超聲波輔助處理的功率和時(shí)間以及浸提溫度,采用Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法對(duì)浸提時(shí)間(A)、NaOH質(zhì)量濃度(B)、料液比(C)這3個(gè)因素為自變量,以水蜜桃渣中的SDF提取率為響應(yīng)值(Y)進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化。響應(yīng)面分析因素與水平見(jiàn)表1。

表1 響應(yīng)面分析因素與水平Table 1 Coded levels and corresponding actual levels of independent variables used for Box-Behnken design

1.3.5 水蜜桃渣SDF的純化

采用Sevage法對(duì)水蜜桃渣SDF溶液進(jìn)行脫蛋白處理;采用10%(體積分?jǐn)?shù))雙氧水于55 ℃水浴中進(jìn)行脫色處理2 h;將樣品溶液裝入500 Da的透析袋中48 h脫去小分子物質(zhì)[5],冷凍干燥后過(guò)40目篩,置于4 ℃環(huán)境中保藏,進(jìn)行以下相關(guān)性能測(cè)定。

1.3.6 水蜜桃渣SDF的理化性質(zhì)和結(jié)構(gòu)表征

1.3.6.1 持水力和膨脹力測(cè)定

將250 mg SDF與10 mL蒸餾水加入離心管中,置于25 ℃的環(huán)境中混合24 h后,加入溶液4倍體積無(wú)水乙醇進(jìn)行醇沉,然后在離心機(jī)中以4 000 r/min離心15 min,移去上清液,把離心管壁上的殘留水分用濾紙吸去,稱(chēng)重,讀取沉淀體積[6]。持水力、膨脹力計(jì)算分別如公式(2)、公式(3)所示:

(2)

(3)

式中:m1為SDF濕重,g;m0為SDF質(zhì)量,g;V1為SDF醇沉后的沉淀體積,mL;V0為SDF粉末體積,mL。

1.3.6.2 水溶度測(cè)定

在燒杯中將0.1 g SDF與5 mL蒸餾水輕輕混合后,在90 ℃水浴條件下攪拌30 min,然后在離心機(jī)中以6 000 r/min離心15 min。收集上清液,干燥至恒重[7]。水溶度計(jì)算如公式(4)所示:

(4)

式中:m1為干燥后上清液的質(zhì)量,g;m為SDF質(zhì)量,g。

1.3.6.3 多糖含量測(cè)定

(1)總糖含量的測(cè)定

采用硫酸-苯酚法測(cè)定SDF的總糖含量。分別取質(zhì)量濃度為10、20、40、60、80、100 μg/mL的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液各1 mL,然后加入0.6 mL 5%(體積分?jǐn)?shù))苯酚和3 mL濃硫酸后混勻,在沸水浴中反應(yīng)20 min,在490 nm處測(cè)定吸光值后繪制葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線。配制20 μg/mL SDF溶液,重復(fù)上述操作,計(jì)算出葡萄糖濃度。總糖含量的計(jì)算如公式(5)所示:

(5)

式中:c為樣品溶液的葡萄糖質(zhì)量濃度,mg/mL;D為樣品溶液的稀釋倍數(shù);V為樣品溶液的體積,mL;m為樣品質(zhì)量,mg。

(2)還原糖含量的測(cè)定

采用3,5-二硝基水楊酸法測(cè)定SDF的還原糖含量。分別取質(zhì)量濃度為0.00、0.40、0.80、1.20、1.60、2.00 mg/mL的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液各1 mL,加入2 mL 3,5-二硝基水楊酸試劑,在沸水浴中反應(yīng)2 min,取出后迅速冷卻,加入9 mL去離子水混勻,在540 nm處測(cè)定吸光值后繪制葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線。精確稱(chēng)取0.50 g SDF,加入50 mL去離子水混勻,在50 ℃水浴鍋中溶解20 min,用去離子水定容至100 mL。取1 mL樣品溶液后重復(fù)上述操作。還原糖含量的計(jì)算如公式(6)所示:

(6)

式中:c為樣品溶液的葡萄糖質(zhì)量濃度,mg/mL;V為樣品溶液的體積,mL;m為樣品質(zhì)量,g;1 000為mg換算成g的系數(shù)。

1.3.6.4 紫外可見(jiàn)吸收光譜分析

取2 mg/mL的SDF溶液于石英比色皿中,使用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)進(jìn)行190～700 nm的全波長(zhǎng)掃描,分析紫外可見(jiàn)吸收光譜。

1.3.6.5 掃描電子顯微鏡分析

將樣品固定在雙面膠帶上,噴金處理90 s,用掃描電子顯微鏡觀察樣品表觀結(jié)構(gòu)并拍照,放大倍數(shù)為500倍和2 000倍。

1.3.6.6 傅里葉變換紅外光譜分析

將干燥后的樣品與KBr混合并用干燥的瑪瑙研缽充分研磨成均質(zhì)粉末,用壓片機(jī)壓成薄片。用空白KBr作為背景,用傅里葉變換紅外光譜儀于4 000～500 cm-1下掃描后得到樣品紅外光譜圖。

1.3.6.7 靜態(tài)流變特性測(cè)定

參照LIU等[8]的方法。用DHR-2流變儀測(cè)定SDF的靜態(tài)流變特性,在25℃的條件下,測(cè)定質(zhì)量濃度為2、6、10 g/100mL的樣品水溶液在0.1～400 s-1的剪切速率下的表觀黏度。

1.3.6.8 總抗氧化能力測(cè)定

采用鐵離子還原/抗氧化能力法(ferric ion reducing antioxidant power,FRAP)測(cè)定SDF的總抗氧化能力。吸取0.00、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00 mmol/L的FeSO4溶液各150 μL,加入4.50 mL的FRAP工作液,混勻,在37 ℃水浴鍋中保持10 min,于593 nm處測(cè)定吸光度后繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。吸取0.00、1.20、2.40、3.60、4.80、6.00 mg/mL的SDF溶液各150 μL后重復(fù)上述操作。SDF總抗氧化能力用相同吸光度值的FeSO4溶液的濃度進(jìn)行表征。

2 結(jié)果與分析

2.1 水蜜桃渣成分分析

分析水蜜桃渣(濕)的成分,結(jié)果如表2所示。

表2 水蜜桃渣(濕)成分 單位:%

計(jì)算可知,水蜜桃渣中SDF占TDF的41.48%,已知張曉雪等[9]提取沙棘果皮渣和劉素穩(wěn)等[10]提取蘋(píng)果渣的SDF分別占TDF的9.8%和33.57%。因此,水蜜桃渣相較于葡萄皮渣和蘋(píng)果渣等水果渣更適宜提取SDF。水蜜桃渣中SDF∶TDF為1∶1.36,大于1∶3,屬于高品質(zhì)膳食纖維。

2.2 水蜜桃渣SDF提取單因素實(shí)驗(yàn)

2.2.1 超聲時(shí)間對(duì)水蜜桃渣SDF提取率的影響

由圖1可知,SDF提取率隨超聲時(shí)間延長(zhǎng)呈先上升后下降的趨勢(shì),當(dāng)超聲時(shí)間為20 min時(shí),SDF提取率可達(dá)到最大值18.65%,這是由于在20 min內(nèi),超聲波使得細(xì)胞壁破裂,SDF溶出,提取率提高。而超聲時(shí)間過(guò)長(zhǎng)使部分SDF的鏈結(jié)構(gòu)被超聲波的剪切作用打斷,導(dǎo)致SDF提取率下降。因此當(dāng)超聲時(shí)間為20 min時(shí),SDF提取率較佳。

圖1 超聲時(shí)間對(duì)SDF提取率的影響Fig.1 Effect of ultrasonic time on extraction yield of SDF

2.2.2 浸提溫度對(duì)水蜜桃渣SDF提取率的影響

由圖2可知,隨著浸提溫度的提高,SDF提取率呈先上升后下降的趨勢(shì),當(dāng)浸提溫度為80 ℃時(shí),較高的浸提溫度使水分子加快運(yùn)動(dòng),各物質(zhì)之間的振動(dòng)與撞擊使SDF從不溶性成分中脫離出來(lái),使SDF提取率高達(dá)24.06%。但隨著浸提溫度的不斷提高,導(dǎo)致SDF快速降解。因此當(dāng)浸提溫度為80 ℃時(shí),SDF提取率較佳。

圖2 浸提溫度對(duì)SDF提取率的影響Fig.2 Effect of extraction temperature on extraction yield of SDF

2.2.3 浸提時(shí)間對(duì)水蜜桃渣SDF提取率的影響

由圖3可知,SDF提取率隨浸提時(shí)間延長(zhǎng)呈先上升后下降的趨勢(shì),當(dāng)浸提時(shí)間為120 min時(shí),SDF提取率可達(dá)到最大值27.75%,由于浸提時(shí)間延長(zhǎng),水蜜桃渣細(xì)胞壁破裂,SDF溶出。但當(dāng)浸提時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí),導(dǎo)致部分SDF結(jié)構(gòu)被破壞。因此當(dāng)浸提時(shí)間為120 min時(shí),SDF提取率較佳。

圖3 浸提時(shí)間對(duì)SDF 提取率的影響Fig.3 Effect of extraction time on extraction yield of SDF

2.2.4 NaOH質(zhì)量濃度對(duì)水蜜桃渣SDF提取率的影響

由圖4可知,NaOH質(zhì)量濃度為2～10 g/L時(shí),SDF提取率隨著NaOH質(zhì)量濃度的增加而上升,NaOH質(zhì)量濃度為10 g/L時(shí),SDF提取率達(dá)到最大值為27.01%,當(dāng)NaOH質(zhì)量濃度大于10 g/L,SDF提取率開(kāi)始下降。NaOH質(zhì)量濃度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致果膠脫去果膠酯酸上的甲基后溶解,降低SDF提取率。因此NaOH質(zhì)量濃度為10 g/L時(shí),SDF提取率較佳。

圖4 NaOH質(zhì)量濃度對(duì)SDF提取率的影響Fig.4 Effect of NaOH concentration on extraction yield of SDF

2.2.5 料液比對(duì)水蜜桃渣SDF提取率的影響

由圖5可知,SDF提取率會(huì)隨著料液比的增大呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì),在料液比為1∶25(g∶mL)時(shí)提取率達(dá)到最大值28.04%。當(dāng)料液比過(guò)低時(shí),水蜜桃渣與溶劑接觸面積小,SDF不易向溶劑中擴(kuò)散溶出;當(dāng)料液比過(guò)高時(shí),會(huì)降低SDF濃度和浸提效果,不利于SDF提取。因此,當(dāng)料液比為1∶25(g∶mL)時(shí),SDF提取率較佳。

圖5 料液比對(duì)SDF提取率的影響Fig.5 Effect of solid-liquid ratio on extraction yield of SDF

2.3 水蜜桃渣SDF提取響應(yīng)面試驗(yàn)

2.3.1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上,通過(guò)響應(yīng)面法對(duì)水蜜桃渣SDF提取工藝條件進(jìn)行優(yōu)化。響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Table 3 Design and results of response surface experiment

2.3.2 模型方程建立與顯著性檢驗(yàn)

對(duì)表3數(shù)據(jù)利用Design-Expert 11.0.4軟件進(jìn)行分析,得到SDF提取率(Y)和浸提時(shí)間(A)、NaOH質(zhì)量濃度(B)、料液比(C)這3個(gè)自變量的回歸方程:

Y=28.91+0.47A-1.08B+0.67C-0.17AB-0.26AC+0.40BC-3.90A2-2.44B2-1.79C2。

表4 響應(yīng)面方差分析表Table 4 Variance analysis of regression equation

2.3.3 水蜜桃渣SDF提取響應(yīng)面分析

圖6直觀地反映了浸提時(shí)間、NaOH質(zhì)量濃度和料液比這3個(gè)因素交互作用對(duì)響應(yīng)值的影響。隨著各因素水平的增加,SDF提取率呈先上升后下降的趨勢(shì);響應(yīng)面圖上的曲線越陡說(shuō)明該因素對(duì)響應(yīng)面值的影響越大;等高線圖呈橢圓形,說(shuō)明各因素交互作用顯著。由圖6可知,NaOH質(zhì)量濃度相較于浸提時(shí)間、料液比的響應(yīng)曲面更陡峭，等高線更密集,表明NaOH質(zhì)量濃度對(duì)SDF提取率的影響更大,這與表4方差分析表的結(jié)果一致。

a-浸提時(shí)間和NaOH質(zhì)量濃度對(duì)SDF提取率影響的響應(yīng)面圖;b-浸提時(shí)間和NaOH質(zhì)量濃度對(duì)SDF提取率影響的等高線圖;c-浸提時(shí)間和料液比對(duì)SDF提取率影響的響應(yīng)面圖;d-浸提時(shí)間和料液比對(duì)SDF提取率影響的等高線圖;e-NaOH質(zhì)量濃度和料液比對(duì)SDF提取率影響的響應(yīng)面圖;f-NaOH質(zhì)量濃度和料液比對(duì)SDF提取率影響的等高線圖圖6 浸提時(shí)間、NaOH 質(zhì)量濃度和料液比對(duì)SDF 提取率影響的響應(yīng)面和等高線圖Fig.6 Response surface and contour plot of the effect of extraction time, NaOH concentration and solid-liquid ratio on the extraction yield of SDF

2.3.4 驗(yàn)證試驗(yàn)

通過(guò)Design-Expert 11.0.4軟件分析得到水蜜桃渣SDF的最佳提取條件為浸提時(shí)間121.77 min、NaOH溶液質(zhì)量濃度9.2 g/L、料液比1∶25.80(g∶mL),可得到SDF提取率的理論值為29.09%。為了進(jìn)一步驗(yàn)證軟件分析的可靠性,對(duì)優(yōu)化后的參數(shù)進(jìn)行3組驗(yàn)證試驗(yàn),并考慮到試驗(yàn)的可行性,對(duì)提取條件稍做調(diào)整,即浸提時(shí)間120 min、NaOH溶液質(zhì)量濃度9 g/L、料液比1∶25(g∶mL),可得到SDF提取率平均值為28.97%,與理論值誤差僅為0.41%,因此說(shuō)明響應(yīng)面法優(yōu)化模型能較好地預(yù)測(cè)水蜜桃渣SDF提取率,有較強(qiáng)的的實(shí)用價(jià)值。

2.4 水蜜桃渣SDF理化性質(zhì)和結(jié)構(gòu)表征

2.4.1 水化特性分析

SDF持水力和膨脹力分別為51.56 g/g和45.58 mL/g,遠(yuǎn)高于張嚴(yán)磊等[11]測(cè)得的堿提酸棗渣SDF的持水力0.60 g/g和膨脹力0.71 mL/g,DONG等[12]測(cè)得的酸提咖啡皮SDF的持水力5.39 g/g,以及高于彭章普等[13]測(cè)得的蘋(píng)果渣堿溶性膳食纖維的持水力23.99 g/g和酸溶性膳食纖維的持水力43.42 g/g,但低于彭章普等[13]測(cè)得的蘋(píng)果渣堿溶性膳食纖維的膨脹力67.42 mL/g。SDF水溶度的測(cè)定結(jié)果為96.55%,沒(méi)有達(dá)到100% ,可能是由于在提取、純化過(guò)程中混入了少許雜質(zhì)。

由此可見(jiàn),采用超聲波輔助堿法提取的水蜜桃渣SDF 具有較高的持水力和膨脹力,說(shuō)明該SDF 的水合性質(zhì)較優(yōu)?？赡苁且?yàn)閴A溶液破壞了纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)增加其表面積,并且釋放了大量的親水基團(tuán)羥基,以致吸附更多的水分子[14]。纖維吸水膨脹后增加人體飽腹感,促進(jìn)腸胃蠕動(dòng),起到控制肥胖和改善腸道環(huán)境的作用。

2.4.2 多糖含量及純度

由圖7可知,總糖和還原糖的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線都具有良好的線性關(guān)系。將測(cè)得的樣品吸光度值代入回歸方程,可知SDF中總糖含量為(85.38±2.88)%、還原糖含量為(0.45±0.16)%,由此可得樣品中的多糖含量為84.93%。如圖8所示,SDF 在200 nm處附近有明顯的多糖特征吸收峰,而在260、280 nm處沒(méi)有明顯的吸收峰,說(shuō)明其核酸和蛋白質(zhì)的含量較低,表明樣品純度較高。

a-總糖;b-還原糖圖7 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.7 The standard curve of glucose

圖8 SDF紫外可見(jiàn)吸收光譜圖Fig.8 The UV-Vis absorption spectrum of SDF

2.4.3 掃描電子顯微鏡分析

圖9為通過(guò)掃描電子顯微鏡不同倍數(shù)下(×500和×2 000)SDF的超微結(jié)構(gòu)圖?？捎^察到纖維表面有大量孔洞和褶皺,這是由于超聲波的強(qiáng)剪切力和氫氧化鈉的水解作用破壞了SDF的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這種蜂窩狀的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)增加了SDF的表面積,使其具有良好的保水性和吸附能力[15],大大提高了SDF的功能特性。

a-×500;b-×2 000圖9 SDF掃描電子顯微鏡圖Fig.9 The scanning electron microscope diagram of SDF

2.4.4 SDF傅里葉變換紅外光譜分析

圖10 SDF傅里葉變換紅外光譜圖Fig.10 The Fourier transform infrared spectrogram of SDF

2.4.5 SDF靜態(tài)流變特性

如圖11所示,在25 ℃下,表觀黏度隨著樣品水溶液質(zhì)量濃度的降低而降低,隨著剪切速率的增加而急劇下降,表現(xiàn)出明顯的剪切稀化現(xiàn)象,表明該樣品為非牛頓流體, 具有假塑性特性[16]。這與FENG等[20]的研究結(jié)果相似,推測(cè)是因?yàn)镾DF 大分子鏈在低剪切速率和較高黏度時(shí)相互纏繞,而在高剪切速率下使分子骨架發(fā)生重排,微觀結(jié)構(gòu)相對(duì)疏松的SDF在重排過(guò)程中更易產(chǎn)生的小顆粒使其不能形成更細(xì)的網(wǎng)絡(luò),從而導(dǎo)致黏度降低[21]。腸胃環(huán)境類(lèi)似于低速剪切,說(shuō)明SDF 在腸道中摩擦力較大,能夠影響腸胃的蠕動(dòng)和延緩腸道對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收。

圖11 不同質(zhì)量濃度SDF 水溶液的黏度曲線Fig.11 The viscosity curves of SDF aqueous solution withdifferent mass concentrations

2.4.6 SDF總抗氧化能力

Fe3+和原力標(biāo)準(zhǔn)曲線見(jiàn)圖12。由圖13可知,水蜜桃渣SDF對(duì)Fe3+具有一定的還原能力,隨著質(zhì)量濃度的增加而增加。根據(jù)Fe3+還原力標(biāo)準(zhǔn)曲線y=0.443 7x-0.001 5可知,6 mg/mL SDF溶液的總抗氧化能力等同于0.32 mmol/L的FeSO4溶液,這與張啟月等[22]采用酸法制備的櫻桃酒渣SDF的總抗氧化能力對(duì)應(yīng)0.30 mmol/L的FeSO4溶液的結(jié)果相似。通過(guò)超聲波輔助堿法提取SDF 的結(jié)構(gòu)疏松和分子質(zhì)量小更有利于提供氫原子,樣品中含有的糖醛酸也可以激發(fā)更多端基碳的氫原子,提高樣品的抗氧化能力。

圖12 Fe3+還原力標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.12 The standard curve of Fe3+ reducing power

圖13 SDF 水溶液對(duì)Fe3+還原力的影響Fig.13 Effect of SDF aqueous solution on Fe3+reducing power

3 結(jié)論

采用超聲波輔助堿法提取水蜜桃渣SDF,采用單因素試驗(yàn)和Box-Behnken試驗(yàn)對(duì)提取工藝進(jìn)行優(yōu)化,得到最佳工藝條件為:超聲功率360 W、超聲時(shí)間20 min、浸提溫度80 ℃、浸提時(shí)間120 min、NaOH質(zhì)量濃度9 g/L、料液比1∶25(g∶mL),提取率平均值可達(dá)28.97%,與理論值誤差僅為0.41%,說(shuō)明采用響應(yīng)面法優(yōu)化水蜜桃渣SDF的提取工藝參數(shù)準(zhǔn)確可靠。

在適宜提取、純化工藝條件下,對(duì)水蜜桃渣SDF的理化性質(zhì)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。得到樣品的持水力為51.56 g/g、膨脹力為45.58 mL/g、水溶度為96.55%;樣品的純度較高,多糖含量為84.93%;樣品為非牛頓流體,表觀黏度隨剪切速率的增加和樣品溶液濃度的降低而下降;6 mg/mL樣品溶液的總抗氧化能力等同于0.32 mmol/L的FeSO4溶液;樣品表面有大量孔洞和褶皺增加了樣品的表面積;樣品具有典型碳水化合物結(jié)構(gòu)的吸收峰,其主要成分為果膠和半纖維素,可有效地清除體內(nèi)毒素,增殖有益菌。膳食纖維的理化性質(zhì)決定其生理活性與功能,超聲波輔助堿法提取的水蜜桃渣SDF的高持水力與高膨脹力表明其功能性較好, 具有降低血脂、預(yù)防肥胖的作用[23];SDF表面有大量孔洞,具有良好的吸附性能和一定的抗氧化能力,本研究結(jié)果可為水蜜桃渣SDF的綜合利用與開(kāi)發(fā)功能性食品提供理論依據(jù)。